器官芯片(OoC)系统是一种体外微流控模型,它比二维模型更精确地模拟整个组织的微观结构、功能和物理化学环境。尽管OOC仍处于婴儿期,但预计它将为无数应用带来突破性的好处,使更多与人类相关的候选药物疗效和毒性研究成为可能,并为人类疾病的机制提供更深入的见解。药物筛选中对器官芯片的需求增加,特别是在美国,北美研发计划的增加以及OOC关键参与者的增加预计将推动未来几年市场的增长。传统上,环境毒物对人类健康的不良影响是通过体外试验进行检测的。器官芯片(OOC)是一个新的平台,可以在体外分析(或3D细胞培养)和动物试验之间架起桥梁。微环境、物理和生化刺激以及适当的传感和生物传感系统可以集成到OOC设备中,以更好地再现体内组织和器guan的行为和代谢。虽然OOC已被研究用于药物毒性筛选,但其在环境毒理学分析中的应用却很少。PhysioMimix 器官芯片接近小的培养箱和冰箱的尺寸,适合安装在大多数实验室空间,包括较小的工作台空间。微流控类器官芯片的发展
作为微流控芯片中的重要分支--器官芯片在2016年被世界经济论坛--达沃斯论坛评为shida新兴技术之一,与无人驾驶汽车及石墨烯等二维材料并列。器官芯片是继细胞芯片和组织芯片之后一种更接近仿生体系的模式。它的基本设计是一种结构、可包含人体细胞、组织、血液、脉管、组织-组织界面、器guan以及器guan的微环境。这里,器guan微环境指的是器guan周边的其他细胞,各种介质,以及不同的物理力。微流控器官芯片有望部分替代小鼠等动物模型,用于验证候选药物,开展药物毒理学和药理作用研究。英国CNBio的Physiomimix器官芯片正是基于实现此远大目标而应运而生。多器官芯片的主要应用相比于2D的细胞培养,静态3D培养,以及动物模型,器官芯片具有更多的优势。
我们展示了多器guan肠肝MPS-TL6,由MPS器官芯片平台英国CN-Bio的PhysioMimix多器guan设备控制,可以概括抗yan药双氯芬酸的药代动力学。PHHs在肝脏MPS的3D工程支架中培养,然后加入肠MPSTranswells孔,后者是肠上皮细胞和杯状细胞的混合物,形成屏障。在给药实验期间,肝功能标志物CYP3A4、白蛋白和尿素维持在MPS-TL6中。肠屏障的完整性也通过TEER测量得到了证实。双氯芬酸被添加到肠器官芯片Transwells的顶端,在那里它通过屏障渗透,主要由肝脏代谢。我们证明了肠道屏障对双氯芬酸的生物利用度的影响,以及随后通过PHHs消除。通过在MPS-TL6中培养单个和多个器guan的组织模型,我们可以评估肝脏、肠道和联合培养时对代谢产物产生的贡献。值得注意的是,在共培养的肠-肝MPS中产生的代谢物水平较高,大于单个器guan器官芯片的总和,表明器guan-器guan串扰促进组织功能。
为了进一步改善体内药代动力学和药效学的预测,需要更复杂的器官芯片模型,包括与ADME相关的多种组织,包括肠道、肝脏和肾脏。多器guanMPS提供了研究器guan间相互作用和串扰的独特能力。对于ADME,结合肝脏和肠道模型,口服药物可以在一个单一系统中进行研究,该系统可以解释通过肠道屏障的化合物通透性和肝脏代谢。在这里,我们介绍一种多器guan肠肝器官芯片,使用MPS-TL6耗材板。该板与CNBio的PhysioMimix多器官芯片实验室台式仪器兼容,由六个孔组成,每个孔有两个隔室,一个Transwell还有肝脏。液体流量可以在每个腔室和从肝脏到transwell的互连通道中单独控制。肠道屏障是由肠上皮细胞和杯状细胞混合培养在一个可通透的Transwell薄膜上。和传统的静态2D细胞培养的方式比较,器官芯片能提供细胞自我组装和生长的接近人体内的环境。
通过提高通过标准工具识别风险的可预测性,或者通过提供其他方式无法获得的更合适的模型,器官芯片有望填补许多空白。揭示原本不会被发现的毒性或揭示药物不良事件之前的细胞功能变化的能力为具有重要价值。但是,为了更好地发挥器官芯片的潜力,应该将这些先进的体外模型收集到的见解与体内数据进行比较。除了用于药物开发,器官芯片还可在多个领域发挥无可比拟的作用,包括环境毒理学评估,疾病模型研究,化妆品有效和安全性评估等。英国CNBio的Physiomimix器官芯片正是基于实现此远大目标而应运而生。前沿的器官芯片技术,将在未来5年释放巨大的应用空间。多器官芯片的主要应用
器官芯片(OOC)研究被誉为更快、更准确的药物开发和精确医学的关键。微流控类器官芯片的发展
器官芯片是先进的体外培养模型,桥接传统的体外2D模型和体内模型之间的鸿沟。通过迷你化形成人为的微环境,极尽可能地模拟人体内的生理环境,用于细胞生长,从而将细胞对药物/化合物产生的反应转化成临床数据。典型特征是在液流环境下对人源细胞进行3D培养,复制自然的组织形态、细胞之间相互作用;相比于细胞系更倾向于用原代细胞,并且整合液流系统,从而提高营养的供给、以及管理代谢的废物。一旦开始在其他人造器官芯片上测试病毒和细菌,下一步可能是在器官芯片环境中测试药物与病原体的相互作用。英国CNBio的Physiomimix器官芯片正是基于实现此远大目标而应运而生。微流控类器官芯片的发展
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